Trong nớc biển các chất vô cơnày tạo ra các hợp chất muối dinh dỡng cho sinh vật hấp thụ làm nguồn thức ăn.Ngoài vai trò đó phốtpho.. Vậy nghiên cứu các hợp chất dinh dỡng vô cơ trong nớ
Trang 1Lời cảm ơn
Với lòng biết ơn sâu sắc tôi xin chân thành cảm ơn tới Kỹ s Trần Quang
H-ng H-ngời đã trực tiếp hớH-ng dẫn chỉ bảo tôi troH-ng suốt thời gian thực tập tại việnnghiên cứu
Để hoàn thành đợt thực tập tốt nghiệp này tôi nhận đợc sự đóng góp vàgiúp đỡ nhiệt tình trách nhiệm của các cán bộ trong phòng Hoá - Môi trờng vàban Giám đốc Trung tâm Quốc gia Quan trắc Cảnh báo Môi trờng biển thuộcViện Nghiên cứu Hải Sản đã tạo điều kiện giúp đỡ ủng hộ tôi trong suốt thờigian thí nghiệm phân tích tại Trung tâm Tôi xin chân thành biết ơn những giúp
đỡ quý báu đó
Tôi xin chân thành cảm ơn tới các Thầy Cô giáo ban giám hiệu nhà tr ờng
đã tạo điều kiện liên hệ cho tôi hoàn thiện đợt thực tập này
Đồng thời tôi xin chân thành cảm ơn các bạn đã giúp đỡ tôi trong suốt quátrình thực tập
Mục lục
Trang
2.2 Phương pháp xác định NO2- với thuốc thử sunfanilic v N-(1-à
N-(1-naphtyl)
13
Trang 2Các chất dinh dỡng trong nớc biển bao gồm rất nhiều nguyên tố cần thiết
đối với sinh vật nh H C O P N Si S Ca Trong đó các nguyên tố P N.Si làkhông thể thiếu đợc đối với sự sống của sinh vật Trong nớc biển các chất vô cơnày tạo ra các hợp chất muối dinh dỡng cho sinh vật hấp thụ làm nguồn thức ăn.Ngoài vai trò đó phốtpho nitơ cũng là yếu tố góp phần gây ô nhiễm môi trờng.Khi phốtpho nitơ hoà tan trong nớc nồng độ cao gây nên hiện tợng phú dỡng vàthủy triều đỏ làm ô nhiễm môi trờng nớc biển
Chính vì vậy công tác nghiên cứu và phân tích hàm lợng dinh dỡng trongnớc biển là quan trọng không thể thiếu đợc trong khảo sát biển Qua đó ta thấy
rõ đợc sự biến đổi hàm lợng ảnh hởng và mối quan hệ của chúng đến sự pháttriển của sinh vật
Vậy nghiên cứu các hợp chất dinh dỡng vô cơ trong nớc biển rất có ý nghĩa
đối với sinh học biển môi trờng và sự tồn tại phát triển của sinh vật biển thựcvật biển Nhờ đó ta xác định đợc vai trò ảnh hởng của chất dinh dỡng đối vớicuộc sống sinh vật biển và ngợc lại ta sẽ hiểu rõ đợc các tác động của môi trờngbiển sẽ ảnh hởng nh thế nào đối với quá trình phân tích các chất dinh dỡngVậynghiên cứu các hợp chất dinh dỡng vô cơ trong nớc biển rất có ý nghĩa đối vớisinh học biển môi trờng và sự tồn tại phát triển của sinh vật biển thực vật biển.Nhờ đó ta xác định đợc vai trò ảnh hởng của chất dinh dỡng đối với cuộc sốngsinh vật biển và ngợc lại ta sẽ hiểu rõ đợc các tác động của môi trờng biển sẽ ảnhhởng nh thế nào đối với quá trình phân tích các chất dinh dỡng
Trang 3Báo cáo thực tập này chỉ đi sâu vào phân tích nghiên cứu xác định ảnh ởng vai trò của nitorit (NO2-) trong nớc biển bằng phơng pháp hiện màu trựctiếp bằng thuốc thử so màu với thuốc thử axit sunfanilic và - Naphtylamin Từ
h-đó sẽ thấy rõ đợc sự biến đổi ảnh hởng của NO2 trong nớc biển và có khả năng
đánh giá biện pháp cảnh báo xử lý mức độ thay đổi hàm lợng NO2 trong nớcbiển Nhng do thời gian và khả năng có hạn cho nên không thể tránh khỏi thiếusót Tôi mong nhận đợc ý kiến và sự đóng góp từ mọi ngời
Phần I Thông tin chung về đợt thực tập tốt nghiệp
1. 1 Địa điểm thời gian và nội dung thực tập tốt nghiệp
Địa điểm thực tập tại: Viện Nghiên cứu Hải sản
Địa chỉ: 170 Lê Lai Q Ngô Quyền Tp Hải Phòng
1 2 Giới thiệu về cơ quan thực tập tốt nghiệp
1.2.1 Viện nghiên cứu hải sản
Năm 1961 là Trạm Nghiên cứu cá biển thuộc Vụ Ng nghiệp BộNông Lâm
Năm 1975 Chính phủ quyết định Trạm trở thành Viện Nghiên cứuHải sản thuộc Tổng cục Thuỷ sản
Năm 1983 Viện Nghiên cứu Nuôi trồng Thuỷ sản nớc mặn - nớc lợ(Bộ Thuỷ sản) sáp nhập với Viện Nghiên cứu Hải sản
Năm 2000 chuyển nhiệm vụ nuôi trồng hải sản sang Viện Nghiêncứu Nuôi trồng Thuỷ sản I
Điều tra nghiên cứu nguồn lợi sinh vật biển nghiên cứu sự phân bố
di c đặc điểm sinh học đánh giá trữ lợng khả năng khai thác hợp lý và bảo vệnguồn lợi Nghiên cứu môi trờng biển quan hệ giữa môi trờng với sự phát triểnnghề cá Sử dụng viễn thám trong nghiên cứu Nguồn lợi - Môi trờng biển
Nghiên cứu đa dạng sinh học và xây dựng các khu bảo tồn biển
Nghiên cứu thực nghiệm triển khai và áp dụng các công nghệ khaithác phù hợp công nghệ sau thu hoạch và quan trắc môi trờng biển
Trang 4 Chuyển giao công nghệ và khai thác chế biến hải sản đối với mọithành phần kinh tế.
Đào tạo sau đại học đào tạo theo chuyên đề bồi dỡng và nâng caonghiệp vụ khoa học công nghệ
Thực hiện hợp tác quốc tế trong nghiên cứu triển khai chuyển giaocông nghệ với các tổ chức cá nhân nớc ngoài
Thông tin t vấn điều tra quy hoạch lập luận chứng kinh tế kỹ thuật.dịch vụ khoa học công nghệ thuộc các lĩnh vực nguồn lợi khai thác và chế biếnthuỷ sản
Tổ chức sản xuất đơn chiếc hoặc số lợng nhỏ các sản phẩm mớitrình độ công nghệ cao
1.2.2 Trung tâm Quốc gia Quan trắc Cảnh báo môi trờng biển
Trung tâm Quốc gia Quan trắc Cảnh báo môi trờng biển đợc thành lậpnăm 2003 trên cơ sở Phòng Nghiên cứu Môi trờng biển Trung tâm trực thuộcViện Nghiên cứu Hải sản - Bộ Thủy sản có chức năng nhiệm vụ và cơ cấu tổchức nh sau:
Chức năng nhiệm vụ
- Nghiên cứu hải dơng học nghề cá
- Nghiên cứu đánh giá chất lợng môi trờng và quy hoạch các vùng nuôithủy sản ven bờ
- Quan trắc và phân tích chất lợng môi trờng (thuộc hệ thống quan trắcQuốc gia)
- Quan trắc cảnh báo chất lợng môi trờng dịch bệnh các vùng nuôi thủyhải sản ven bờ
- T vấn và tham gia xử lý sự cố môi trờng những vùng nuôi thủy sản
PHầN 2 KếT QUả ThựC TậP TốT NGHIệP 2.1 tổng quan tài liệu
2.1.1 ý nghĩa vai trò ảnh hởng của muối dinh dỡng vô cơ (NO 2 - NO 3 -.
NH 4 + PO 4 - SiO 3 -)
Trong thành phần hoá học của nớc biển các hợp chất nitơ photpho silic
có vai trò rất quan trọng đối với sự tồn tại và phát triển của sinh vật Không có
Trang 5các nguyên tố này sinh vật không thể tồn tại và phát triển đợc Sự phân bố vàbiến động của các chất dinh dỡng trong nớc biển quyết định năng suất thuỷ vực.vì vậy các hợp chất của các nguyên tố trên đợc gọi là các chất dinh dỡng
Trong trờng hợp khi thực vật phát triển nguồn cung cấp dinh dỡng hạn chế
sẽ dẫn đến hiện tợng vực nớc trở nên nghèo dinh dỡng Lúc này sinh vật (thựcvật) bị hạn chế phát triển tiếp tục
Trong đó Nitơ là một trong những nguyên tố chính không thể thiếu trongnhững hợp chât hữu cơ phức tạp của sinh vật nh Prôtêin axit nucleic chất màu…Thực vật tổng hợp nitơ dới dạng amoni và nitrat Con ngời và động vật lấy nguồncung cấp Protein từ thực vật và động vật Quá trình tổng hợp Protein đợcthựchiện nhờ hệ thống enzim mà enzim là hệ thống các Protein Ptotein tạo ra phầnlớn vật chất hình thành nên tế bào sang Theo quan điểm sinh học Protein cócác chức năng: cấu trúc và xúc tác bảo vệ dự trữ Nh vậy trong quá trình sống vàtồn tại con ngời và động thực vật luôn luôn cần có nitơ ở một liều lợng thíchhợp và có thể nói chu trình chuyển hoá nitơ trong hệ sinh thái là một vòng tuầnhoàn
Ngợc lại khi vực nớc quá giàu dinh dỡng trở thành phú dỡng Đây là một
trong những yếu tố quan trọng thúc đẩy sự phát triển cực thịnh của thực vật nổi.gọi là sự nở hoa của chúng gây ra hiện tợng thuỷ triều đỏ trong biển [1] Do tác
động của các quá trình hoạt động của con ngời nhiều khu vực biển đặc biệt ởvùng ven bờ xuất hiện hiện tợng phú dỡng Do việc thừa các chất dinh dỡng của
N P tỉ lệ P/N cao do P tích luỹ nhiều hơn so với N dẫn đến điều kiện hiếm khí
và môi trờng khử của lớp nớc đáy các thuỷ vực dẫn đến sự phát triển mạnh mẽcủa một số loài tảo và sự nở hoa của tảo trong biển Khi tính đa dạng của sinh vậtthuỷ sinh khác giảm đặc biệt là cá nớc thờng có màu xanh đen hoặc đen và cómùi thối khí xuất hiện H2S
Thuỷ triều đỏ gây ra những tác hại không thể lờng trớc đợc đối với hệ
ĐTV và môi trờng biển Vì vậy việc quan trắc phân tích các chất dinh dỡngtrong biển nhằm xem xét đánh giá mức độ giàu nghèo các muối này trong biển
và cảnh báo hiện tợng phú dỡng thuỷ vực [3] Hiện tợng tảo nở hoa đã bắt gặp ở
nhiều nớc nh Nhật Bản Philipin Nam Phi… gây nên tác hại rất lớn đến nguồnlợi sinh vật biển huỷ diệt môi trờng ở Việt Nam hiện tợng trên đã xẩy ra ở vịnhVăn Phong - Bến Gỏi (Khánh Hoà) thiệt hại ớc tính khoảng 6 tỷ đồng [NguyễnNgọc Lâm 1997]
2.1.2 Dạng tồn tại của nhóm muối dinh dỡng vô cơ trong nớc biển
Nitrit là trạng thái trung gian giữa dạng khử (NH3) và dạng oxy hóa (nitrat)của các hợp chất khoáng nitơ Do đó nó là trạng thái không bền và rất dễ bị
Trang 6chuyển hóa thành dạng khí ôxit nitơ hoặc dạng nitrat tùy theo điều kiện của môitrờng Trong môi trờng hiếu khí nó bị oxy hóa khá nhanh thành nitrat nhờ nhóm
vi khuẩn nitrat hóa (nitrobacter) còn trong điều kiện kỵ khí nó bị khử bởi nhóm
vi khuẩn phản nitrat hóa (denitroficans) đến sản phẩm cuối cùng là các khí (N2.
N2O) bay vào môi trờng
Hợp chất nitơ trong nớc tự nhiên là nguồn dinh dỡng cho các thực vật.Trong nớc nitơ có thể tồn tại ở các dạng chính sau:
- Các hợp chất nitơ hữu cơ dạng prôtêin hay các sản phẩm phân rã
- Amôniăc và các muối amôn nh NH4OH NH4NO3 (NH4)2SO4
- Các hợp chất dới dạng nitrit NO2- NO3-.NH4+
- Nitơ tự do
Trong nớc có thể xảy ra các quá trình biến đổi oxy hoá
PrôtêinNH3 vi khuẩn nitromonias NO2- nitrobactơ NO3- N2
Nhiều hợp chất nitơ hoà tan trong nớc đã dẫn tới sự tăng nồng độ các hợpchất nitơ trong nớc bề mặt Trớc hết là urê sản phẩm của quá trình urê hoá vàphân bón nhân tạo amôniăc và muối amôn từ phân bón từ quá trình thối rữa và
từ dây chuyền dinh dỡng sinh học cũng nh từ nớc thải sinh hoạt và nớc thải côngnghiệp và sản phẩm ôxy hoá của các liên kết nitơ hoá trị thấp Những phản ứngquan trọng liên kết nitơ trong thuỷ quyển và ở bề mặt tráI đất là những phản ứngthuỷ phân urê bởi xúc tác enzim urê
CO(NH2)2 + 2H2O NH4+ + NH3 +HCO3
-Cũng nh việc ôxy hoá vi sinh của ion amôn (NH4+) Qua bậc nitrit thànhnitrat:
NH4+ + 2 O2 NO2- +2H2O
NO2- + 1/2 O2 NO3-[7]
Khí Nitơ hoà tan là một khí bền vững về mặt hoá học và rất khó bị đồnghoá Nitơ hoà tan trong nớc biển là phần khá ổn định là chất khí hoà tan nhiềunhất trong nớc biển dới dạng hợp chất với các nguyên tố khác hoặc dới dạng vậtchất oxy hoá của nitơ Nitơ cực kì quan trọng đối với tất cả các sinh vật bởi vì nókết hợp với các nguyên tố khác để tạo thành các phân tử prôtit phức hợp (đạmcho sinh vật) là chất dinh dỡng không thể thiếu đợc đối với quá trình sinh trởng.sinh sản của sinh vật biển [9] Nồng độ Nitơ ở lớp mặt gần đạt độ bão hoà vàthay đổi từ 14.1 ml/l ở vùng vĩ độ cao đến 8.2 ml/l ở gần xích đạo Thay đổi nàyphụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ lớp nớc mặt biển
Nớc các tầng sâu thờng bão hoà gần nitơ chỉ lệch khỏi nồng độ bão hoàkhông quá 5%.±5%
Trang 7Khi xáo trộn các khối nớc bão hoà nitơ có nhiệt độ khác nhau thì hỗn hợp
sẽ trở nên quá báo hoà Vì vậy khi nớc các tầng sâu trồi lên xáo trộn với nớc ấmhơn ở trên bề mặt Hiện tợng quá báo hoà nitơ sẽ xảy ra (2)
Ngoài ra trong biển còn có thể có một số điều kiện cho phép vi sinh vậtthực hiện một số quá trình làm thay đổi nồng độ nitơ Có một số loài vi khuẩn(nh Azotobacter và clostridium) có khả năng chuyển nitơ tự do thành hợp chất.cũng có một số loàI khử đợc nitơ của nitrat thành nitơ tự do Ví dụ ở biển Đen.trong lớp nớc không có oxy đã quan trắc thấy nồng độ N đạt 105% nguyên nhân
do sự khử NO3- của H2S nhờ vi khuẩn
4+ + 2OH- + 3O2 = NO2- + 2H2 + 4H2O
Hàm lợng nitrit trong nớc biển rất nhỏ Biên độ dao động trong khoảng0.10.3mg/m3.Nồng độ NO2- biến đổi ảnh hởng rõ rệt đến sự sinh sản của sinhvật nổi Cuối mùa hè khi sinh vật phù du phát triển mạnh hàm lợng NO3- giảmxuống bé nhất thì hàm lợng NO2- có xu hớng tăng Về mùa đông hàm lợng NO3-
đạt cực đại NO2- lại giảm xuống bé nhất Hiện tợng này chứng tỏ tính giai đoạncủa quá trình oxy hóa của nitơ luôn ảnh hởng trực tiếp đến sinh vật nhất là thựcvật nổi [1]
Nitrit khá độc đối với sinh vật thủy sinh Nó có thể kết hợp với hemoglobintrong máu động vật thuỷ sinh tạo thành hợp chất methemoglobin khá bền Kếtquả là nhân Fe trong hemoglobin bị oxy hóa và máu không có tác dụng vậnchuyển oxy [32]
Hàm lợng nitrit cho phép đối với nớc mặt theo tiêu chuẩn Việt Nam là 0.01mg/l [1]
Trớc những ảnh hởng to lớn nh vậy Nên việc nghiên cứu các hợp chất dinhdỡng vô cơ trong nớc biển là rất quan trọng và rất có ý nghĩa đối với các nghiêncứu hoá học biển sinh học biển sự tồn tại phát triển của sinh vật và môi trờng
2.1.3 Các nguồn bổ sung và tiêu thụ muối dinh dỡng vô cơ trong nớc
biển
Nguồn bổ sung muối dinh dỡng vào biển lớn nhất là nguồn nớc lục do hệ
thống các sông ngòi đa ra Các nguồn nớc thải công nghiệp (chủ yếu chế biến
l-ơng thực thực phẩm) nông nghiệp (phân bón hóa học) và sinh hoạt là nhữngnguồn chính thải vào sông và từ sông đa ra biển Hàng năm các dòng lục địa củahành tinh đã tải ra biển khoảng 300 - 1000 tấn phốt pho dới dạng vô cơ và hữu
Trang 8cơ [1] Bảng dới đây là tổng tải lợng thải Nitơ và Photpho hàng năm ở đới ven bờmiềm Bắc [5].
Nguồn cung cấp chất dinh dỡng nữa là quá trình tái sinh: tái sinh trực tiếp
và gián tiếp: Qúa trình tái sinh trực tiếp là sự bài tiết của ĐV thuỷ sinh trong chấtbài tiết của ĐV có chứa các hợp chất N P Si vô cơ hoàn toàn mà các TV có thể
sử dụng trực tiếp không cần có sự phân huỷ của VSV Quá trình tái sinh giántiếp là quá trình phân huỷ các chất hữu cơ phức tạp có trong nớc và trầm tích đáythành các chất đơn giản và các muối dinh dỡng bởi VSV
Ngoài ra các hợp chất Nitơ vô cơ còn chịu ảnh hởng trực tiếp của cácnguồn sau:
- Nớc rơi khí quyển có NO3- trung bình từ 100 - 200 mg NNO3-/m3 khi có sựphóng điện trong khí quyển trị số này còn cao hơn
- Dới tác dụng của một số loài vi khuẩn nitơ tự do của khí quyển bịchuyển thành nitơ liên kết với ôxy và sau đó thâm nhập vào nớc biển
Quá trình tiêu thụ các chất dinh dỡng trong biển chủ yếu là quá trình quanghợp của TV Các sinh vật sống trong biển khi quang hợp hấp thụ từ nớc 1 lợngthức ăn nhất định dới dạng các hợp chất vô cơ của P N Si Theo Sverđup tỉ lệhấp thụ các nguyên tố này của sinh vật (so với lợng C của cơ thể) là:
- Đối với TV nổi: C : Si :N:P = 42:28:7:1 (theo đơn vị khối lợng) hoặc C : Si:N:P = 108.5:31:15.5:1 (theo phân tử)
- Đối với ĐV nổi: C:N:P = 40:7.4:1 (theo đơn vị khối lợng)
- Đối với sinh vật nổi nói chung C:N:P = 41:7.2:1 (theo đơn vị khối lợng)hoặc C:N:P = 106:16:1 ( theo phân tử) [1 5]
- Đối với sinh vật nổi nói chung C:N:P = 41:7.2:1 (theo đơn vị khối lợng)hoặc C:N:P = 106:16:1 ( theo phân tử) [1 5]
2.1.4 Các phơng pháp thu và bảo quản mẫu phân tích muối dinh ỡng vô cơ
d-Phơng pháp bảo quản và phân tích mẫu là một trong các hoạt động quantrọng trong lĩnh vực quan trắc phân tích môi trờng theo những chuẩn mực quy
định nhất định Tùy theo đối tợng mẫu và thông số phân tích khác nhau mà cóthể sử dụng các biện pháp khác nhau trong bảo quản Không thể có đòi hỏi hợp
lý là cùng một phơng pháp có thể áp dụng cho tất cả loại mẫu và các thông số.thậm chí những mẫu có bản chất tơng tự nhau Trên Thế giới việc bảo quản vàphân tích mẫu nớc biển cũng đợc tiến hành theo nhiều phơng pháp khác nhau(bảo quản lạnh lạnh sâu bảo quản bằng axít kiềm và đợc phân tích theo cácphơng pháp khác nhau tuỳ thuộc vào điều kiện của từng phòng thí nghiệm)
Trang 9- Dụng cụ lấy mẫu
Dùng các chai bằng thuỷ tinh trong suốt không màu và bền vững về mặthoá học để lấy và đựng mẫu nớc các bình bằng polietylen cũng thờng đợc sửdụng vì loại vật liệu này bền vững về mặt hoá học và ít hấp phụ các ion trongdung dịch nớc lên thành bình các bình đựng mẫu nớc cần có nút đậy chắc và kín
- Cách lấy mẫu
Các bình lấy mẫu phải rửa sạch trớc khi đem dùng rửa nhiều lần bằng nớcthờng và tráng 2 - 3 lần bằng nớc cất 2 lần cuối cùng đem sấy hoặc để khô trongkhông khí Các bình phải đợc dán nhãn cẩn thận trớc khi lấy mẫu cần tráng bìnhvài lần bằng chính nớc biển tại hiện trờng địa điểm đợc lấy mẫu Cần phải ghicác ký hiệu cần thiết nh địa điểm ngày lấy mẫu các ghi chú cần thiết vào nhãn
Trang 10B¶ng1 C¸c ph¬ng ph¸p b¶o qu¶n vµ ph©n tÝch mÉu nhãm dinh dìng v« c¬
vµ kim lo¹i ë mét sè Tr¹m quan tr¾c cña Ngµnh Thuû s¶n vµ m¹ng líi Quèc
chøa
§iÒu kiÖn b¶o qu¶n Thêi
gian b¶o qu¶n
- So mµu víi thuèc thö Phenate.
- Ph¬ng ph¸p oxy hãa: ammonia bÞ oxy hãa bëi hypochlorite trong m«i trêng kiÒm t¹o thµnh nitrite
- Ph¬ng ph¸p salicylate.
CÇn ph©n tÝch sím
Trang 11- Lạnh 2-5 o C.lọc tại chỗ bằng màng lọc 0.45 m.cố định bằng Chlorofoc
- lọc tại chỗ bằng màng lọc 0.45 m.lạnh sâu
- Bảo quản bằng H 2 SO 4
1ml/1l mẫu
- Bảo quản lạnh sâu(cấp đông)
- Lạnh 2-5 0 C.lọc tại chỗ bằng màng lọc 0.45 m cố định bằng Chlorofoc
- Bảo quản bằng 1 ml HgCl 2 cho 1 lít mẫu
- Không bảo quản
24h 48h
- Khử qua cột khử
Cd về NO 2
- Phong pháp disulphonic
acid:nỉtate phản
disulphonic acid cho phức màu vàng
- Phơng pháp khử bằng TiCl 3
- Phơng pháp Diphenylamin
- So màu với thuốc thử Sulfanimide và N-(1-naphthyl)- ethylenediamine
di hyđrochloride
Cần phân tích sớm
